C) MOULAGE EN MOULE METALLIQUES

GENERALITES :

Alors que les procédés de moulage sable imposent, chaque fois, la destruction du moule pour récupérer la pièce coulée. Les moules permanents (métalliques), permettent d’obtenir avec le même moule, une série de pièces aux formes et dimensions identiques.

Il n’est par contre pas possible, sauf rares exceptions, de mouler que des matériaux ayant un point de fusion relativement bas, tel que :

- Aluminium - Alliage d’aluminium (Alpax, A-U8S ...) - Alliage cuivreux (Laiton, Bronze, Cupro-aluminium …) - Alliage de Zinc (Zamack, Kayem …)

C1 : Coulée à la pression atmosphérique ou moulage par gravité :

Le métal en fusion est coulé directement dans le moule appelé coquille. Celle-ci est composée de deux ou plusieurs parties solidement assemblées pendant la coulée du métal, qui remplit les cavités sous l’effet de son propre poids.

C1-1 : Constitution d’une coquille :

Le corps : Composé le plus souvent d’une semelle portant deux chapes, séparées par des joints verticaux aux surfaces finement striées � tirages d’air (évents). Il comprend, outre la forme en creux de la pièce à réaliser, les canaux de coulée et les masselottes. Les noyaux : Ils coulissent dans le corps afin d’assurer l’extraction de la pièce. Ceux de forme sensiblement cylindrique sont appelés broches ou poignards, d’autre permettent d’obtenir des formes extérieures compliquées. Des noyaux en sable sont parfois utilisés, notamment dans le cas de parties non démoulables.

C1-2 : Utilisation des coquilles :

Préalablement chauffées à 200-350°C (selon le matériau coulé), afin d’éviter que le métal ne se fige trop rapidement. Elles sont généralement placées sur une table inclinable pour :

- introduction tranquille du métal par basculement. - Redressement en fin de remplissage.

Nota : Le chauffage doit parfois être poursuivi pendant la coulée par brûleurs ou rampe à gaz.

C1-3 : Caractéristiques du procédé :

- Aspect : Bon état de surface. - Tolérances : ± 0,25 (sur dimensions inférieures à 25mm). - Diamètres minima des trous venant par broches : 4mm. - Séries minimales de 103 pièces pour amortissement outillage (possibilités 40*103 moulages). - Cadences : Fonction des épaisseurs et dimensions pièces, du processus :

o Coquilles manuelles ou mécanisées pour séries moyennes. o Coquilles automatisées pour grande séries

C2 : Le moulage sous pression :

Le moulage sous pression est dit on le plus court chemin de la matière première à la pièce finie. Il permet d’obtenir des pièces de formes et dimensions précises, en refoulant le métal liquide ou pateux dans le moule sur une machine à mouler spéciale. La solidification se réalise par refroidissement dans l’empreinte du moule, par circulation d’eau. Il existe deux types de machines à mouler sous pression.

C2-1 : Machine à chambre chaude :

L’injection se fait par air comprimé ou plus généralement par piston. Celui-ci plonge directement dans le creuset contenant le métal liquide et le refoule dans le moule. � Pressions d’injection de l’ordre de 20 à 150 bars �Possibilité de 50 à 150 injections/heure selon le volume de la pièce.

C2-2 : Machine à chambre froide :

Le creuset est indépendant de la machine. L’alliage est versé dans le cylindre d’injection à la louche ou par un doseur spécial (machine automatisées). Moins rapide que les précédentes, Ces machines sont surtout utilisées pour le moulage des alliages d’aluminium ou cuivreux dont le point de fusion est trop élevé pour les machines à chambres chaudes. �Pressions d’injection de l’ordre de 400 à 1600 bars Remarque : Ces machines comportent toujours, quelque soit leur type, un dispositif d’ouverture et de fermeture du moule, avec serrage énergique au moment de l’injection.

C2-3 : Le moule :

Constitué de deux blocs, L’un fixe l’autre mobile, il comprend outre l’empreint de la pièce à mouler, les éjecteurs et les canaux de refroidissement. Il est façonné en acier spécial traité (au CD, V, CW …), afin de résister aux fortes pressions de moulage et aux chocs thermiques répétés. Un moule bien étudié peut permettre de mouler : - 2*105 à 1*106 pièces en alliages de zinc ou de magnésium. - 75*103 à 125*103 pièces en alliage d’aluminium. - 25*103 à 75*103 pièces en alliage cuivreux.

C2-4 : Caractéristiques du moulage sous pression :

- Alliages coulés sensiblement les mêmes qu’en moulage Coquille. - Tolérances : ± 0,05 mm sur dimensions ≤ 25 mm. - Aspect des pièces excellent. - Réduction ou suppression totale de l’usinage. - Poids des pièces coulées : 20 Kg.

C3 : Modalités communes aux procédés de moulage sous pression :

C3-1 : Poteyage :

Il consiste à protéger les parties du moule en contact avec le métal liquide, par une mince pellicule d’enduit, afin : - D’éviter le collage des pièces et faciliter ainsi l’éjection. - D’éviter l’oxydation des parois du moule. - De réduire l’intensité des échanges thermiques.

Le poteyage est à blanc (à base de chaux), ou noir (à base de graphite).

C3-2 : Les insertions :

Ce sont des éléments métalliques, insérés dans le moule avant la coulée, qui permettent : - D’assurer une plus grande résistance aux pièces

o Ex : Axe acier, bague bronze. - Réaliser des conduits que l’on ne peut noyauter (tube).

Ces insertions sont solidement ancrées dans la masse par l’intermédiaire de gorges ou moletage.

C4 : Moulage par centrifugation :

Procédé de coulée dynamique d’alliages ferreux dans des moules acier, ou la force centrifuge crée par la rotation du moule est substituée à la pesanteur. Cette force, qui peut atteindre selon les besoins, plusieurs dizaines de fois la pesanteur, permet d’obtenir :

- Une très grande homogénéité et une cristallisation très régulières. - Une texture de solidification très fine (basse température de coulée).

Très efficace, ce procédé est utilisé pour le moulage de pièces de forme simples, telles que galets roulement, roues, tubes (monoblocs ou bimétal), chemises de cylindres automobile, etc.…